一、加熱和冷卻設(shè)備
1、加熱和冷卻盤管的類型
冷卻盤管屬于熱傳導(dǎo)裝置，由一根帶有傳熱翅片的盤管組成，這些翅片可減少水蒸氣所含的顯熱量以及可能存在的潛熱量，其冷卻介質(zhì)可以是冷卻液氣態(tài)制冷劑。制藥行業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)合一般需通過(guò)冷卻維持環(huán)境條件。用于冷卻的盤管主要有表面冷卻器(簡(jiǎn)稱“表冷器”)和直接蒸發(fā)器。
用于空氣加熱的根據(jù)其介質(zhì)有蒸汽盤管、熱水、乙二醇或者高溫氣態(tài)盤管，屬于熱傳導(dǎo)裝置，是由一根帶有傳熱翅片的盤管組成，可提高所經(jīng)過(guò)的空氣流的顯熱量。空氣電加熱元件也可稱為“加熱盤管”。
放置在除濕機(jī)的下游位置，用于除去送風(fēng)中的過(guò)量顯熱的盤管為再冷卻盤管。
2、盤管的性能要求
冷卻盤管一般設(shè)置在風(fēng)機(jī)的上游或下游部位(抽送式及吹送式)。
盤管中的水應(yīng)能夠*排出，通氣孔和接頭應(yīng)伸出空氣處理機(jī)組或管道外面。盤管中的水流速度應(yīng)保持在0.6～1.8m/s，以提供湍流，同時(shí)盡可能降低侵蝕。若無(wú)湍流，則可能使熱傳遞性能下降。
接觸鹽或處于腐蝕性條件下的盤管應(yīng)采用銅制散熱片，而不能用鋁制的。用于冷凝用途的冷卻盤管可采用鍍層來(lái)降低腐蝕和減少生物滋生。
盤管性能應(yīng)符合GB/T 14296《空氣冷卻器和空氣加熱器》的規(guī)定。
二、加濕和除濕設(shè)備
1、加濕器
（1）加濕器的類型
根據(jù)加濕方式，加濕器可分為如下幾種：
①直接噴干蒸汽式；
②加熱蒸發(fā)式：電極式、電熱式、PTC蒸汽發(fā)生器；
③噴霧蒸發(fā)式：噴淋式，噴霧式、超聲波式、濕膜蒸發(fā)式；
④紅外式。
電極式加濕、電熱式加濕的加濕空氣機(jī)理與技術(shù)效果與直接噴干蒸汽大體相同，對(duì)空氣處理的過(guò)程是一個(gè)近似等溫加濕的過(guò)程；而噴淋式、噴霧式加濕器、濕膜蒸發(fā)式加濕器等加濕方式為等焓加濕過(guò)程。低壓蒸汽比水更適合GMP區(qū)域HVAC系統(tǒng)的加濕，因?yàn)樗缓?xì)菌，且容易獲得。而噴霧加濕器、濕膜蒸發(fā)式加濕器的加濕過(guò)程，空氣均與水有直接接觸，有滋生細(xì)菌的可能，且容易造成水質(zhì)的污染，因而在制藥行業(yè)較少應(yīng)用。
（2）加濕器的性能要求
加濕器應(yīng)設(shè)有蒸汽噴射分散/噴淋管和提供無(wú)液滴蒸汽吸收避免下游出現(xiàn)冷凝水滴的附屬裝置。當(dāng)需要清潔蒸汽用于加濕時(shí)，應(yīng)采用不銹鋼制成帶有氣動(dòng)或電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的蒸汽分離、干燥室和帶外套的噴管組件。應(yīng)采用蒸汽調(diào)節(jié)控制閥進(jìn)行精確控制。應(yīng)在控制閥上游安裝一個(gè)三通(Y形)過(guò)濾器，對(duì)其加以保護(hù)，防止污物進(jìn)入。
加濕器若安裝在空氣處理機(jī)組中，應(yīng)處于冷卻盤管段的下游，以確保蒸汽在空氣流中有效分布和吸收。加濕器的冷凝水泄水盤應(yīng)采用不銹鋼材質(zhì)制成，深度至少應(yīng)達(dá)到5cm，應(yīng)用管子連接到機(jī)組殼體外部。
加濕器若處于風(fēng)道內(nèi)部，風(fēng)道應(yīng)采用不銹鋼材質(zhì)，全部焊接，加濕器上游0.6m、下游1.5m確保防腐。加濕器管段應(yīng)向下游傾斜，連接到不銹鋼管段的一個(gè)排水口，且必須設(shè)置一個(gè)足夠高的存水管，以防止空氣從存水管中漏出。
蒸汽供給管路應(yīng)從蒸汽總管的頂部引出，而不能從其底部引出，以確保向分配支管供應(yīng)干燥蒸汽。應(yīng)在距離加濕器較近的位置(但應(yīng)在蒸汽吸收位置后面)設(shè)置一個(gè)上限濕度傳感器，以便在氣流相對(duì)濕度超過(guò)85%時(shí)關(guān)閉加濕器控制閥，防止?jié)駳庠谙掠伪砻婊蚩諝膺^(guò)濾器上凝聚。
2、除濕
（1）除濕機(jī)的類型
空氣除濕的原理和方法有升溫降濕、冷卻減濕、吸收或吸附除濕三類，空氣經(jīng)過(guò)加熱，溫度上升，相對(duì)濕度降低的過(guò)程即為升溫降濕過(guò)程。而空氣經(jīng)過(guò)常規(guī)冷凍水表冷器，溫度下降，含濕量下降，這種降溫去濕處理就是典型的冷卻減濕處理過(guò)程。干操劑系統(tǒng)對(duì)空氣的處理過(guò)程即為吸收或吸附除濕過(guò)程，干燥劑系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于制藥行業(yè)進(jìn)行除濕。
如果常規(guī)冷凍水或乙二醇系統(tǒng)不可用或不足以降低相對(duì)濕度，則可利用下列幾種系統(tǒng)降低相對(duì)濕度。
①環(huán)繞式盤管系統(tǒng)：除濕性能相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)冷凍水/乙二醇，但能源成本較低。
環(huán)繞式盤管系統(tǒng)是一個(gè)簡(jiǎn)單的管道回路，上游為預(yù)冷卻盤管，下游為再熱盤管，將主冷卻盤管夾在中間。泵入的循環(huán)流體將高溫混合空氣的熱量傳遞到再熱盤管，再熱盤管將來(lái)自主冷卻盤管的冷空氣加熱。環(huán)繞式系統(tǒng)可降低主冷卻盤管的冷卻負(fù)荷，再熱能量由預(yù)冷卻盤管中循環(huán)流體吸收的熱量提供，而不是由外部能源提供。環(huán)繞式回路需要一臺(tái)水泵和一個(gè)三通閥或變頻驅(qū)動(dòng)裝置(VFD)。對(duì)于大型系統(tǒng)，可能需要一個(gè)設(shè)有排氣孔的膨脹箱。
②熱管系統(tǒng)：熱管有助于降低空氣總冷卻負(fù)荷，從而提高空調(diào)系統(tǒng)的效率。典型設(shè)計(jì)由一個(gè)冷卻回路構(gòu)成，該回路采用兩個(gè)相連的換熱器，一個(gè)在主冷卻盤管的上游(蒸發(fā)器盤管段)，另一個(gè)在主冷卻盤管的下游(冷凝器盤管段)。當(dāng)空氣流過(guò)第一個(gè)換熱器時(shí)，換熱器內(nèi)的制冷劑吸收熱量蒸發(fā)，從而使通過(guò)的空氣被冷卻。這樣可使主冷卻盤管更有效的將空氣冷卻到露點(diǎn)溫度以下，從而提取更多的水分。之后，空氣流過(guò)第二個(gè)換熱器，被來(lái)自第一個(gè)換熱器的高溫制冷劑重新加熱，使制冷劑冷卻和液化，并使其返回第一個(gè)換熱器。單換熱器型加熱管系統(tǒng)全封閉，利用毛細(xì)作用工作，不需要泵。加熱管可提高除濕性能，因此，采用較小的冷卻系統(tǒng)即可滿足要求。不過(guò)，增加加熱管會(huì)增大壓降，因此需要對(duì)風(fēng)機(jī)功率進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整?？諝饴饵c(diǎn)如果低于0℃，空氣冷凝水會(huì)在主冷卻盤管表面結(jié)冰，一段時(shí)間之后會(huì)減小空氣流量。通常會(huì)安裝一根輔助冷卻盤管與第一根盤管并聯(lián)，在第一根盤管解凍期間，采用風(fēng)門切換到已除冰的盤管。
③雙路系統(tǒng)：雙路系統(tǒng)采用兩根盤管來(lái)分別冷卻流入的外部新鮮空氣和室內(nèi)回風(fēng)空氣。高溫潮濕的室外空氣被一個(gè)“主”盤管冷卻到5～7℃，達(dá)到除濕目的。“輔助”盤管對(duì)部分溫度較低的干燥回風(fēng)空氣進(jìn)行干冷卻。部分回風(fēng)空氣可能繞過(guò)輔助盤管并與冷卻后的回風(fēng)空氣混合。之后，這兩個(gè)氣流(外部空氣和回流空氣)混合為具有一定溫度和濕度的供給空氣。
雙路系統(tǒng)可以達(dá)到環(huán)繞式回路系統(tǒng)的能量效率，并且能更好的控制外部空氣通風(fēng)率。雙路系統(tǒng)將可顯熱冷卻與潛熱冷卻分開，便于控制供給空氣的溫度和濕度。雙路系統(tǒng)可以單獨(dú)安裝，也可與增加的暖通空調(diào)設(shè)備/回流設(shè)備安裝在一起。外部空氣冷卻盤管的規(guī)格應(yīng)與最大潛熱負(fù)荷相適應(yīng)，而回流空氣冷卻盤管的規(guī)格應(yīng)與最大顯熱負(fù)荷相適應(yīng)。外部空氣通路通過(guò)調(diào)節(jié)冷凍水流量控制混合供給空氣的濕度，而回流空氣通路通過(guò)調(diào)節(jié)旁路風(fēng)門的位置控制混合供給空氣的溫度。由于采用了加熱管，當(dāng)露點(diǎn)低于0℃時(shí)，會(huì)有結(jié)冰的危險(xiǎn)。
④干燥劑系統(tǒng)：干燥劑系統(tǒng)適用于(且常用于)需要大量除濕而冷卻除濕方法很難達(dá)到較低空間濕度(露點(diǎn)在3℃以下)的情況。這種系統(tǒng)可根據(jù)外部空氣與回風(fēng)空氣所占的百分比。外部空氣相對(duì)濕度及回風(fēng)空氣的空氣流量進(jìn)行設(shè)置，以調(diào)節(jié)部分或全部進(jìn)入空氣。
干燥劑材料對(duì)水蒸氣的親和力比空氣大。干燥劑可以是固態(tài)，也可以是液態(tài)，與吸收劑或吸附劑相同。固態(tài)和液態(tài)干燥劑均用于冷卻系統(tǒng)中，但在暖通空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行中，固態(tài)干燥劑應(yīng)用廣泛，且有助于防腐。
吸收劑一般為液態(tài)或固態(tài)，但是在吸收水分后逐漸變?yōu)橐簯B(tài)，即在吸收大量水分時(shí)，吸收劑會(huì)發(fā)生物理或化學(xué)變化。典型的吸收劑包括氯化鋰和氯化鈉。
吸附劑大多為固態(tài)，在接觸水分時(shí)不會(huì)發(fā)生物理或化學(xué)變化，水分被吸收或保持在材料表面及其孔隙中。典型的吸附劑包括分子篩、硅膠和活性氧化鋁，其中硅膠應(yīng)用*。
在選擇干燥劑材料時(shí)，應(yīng)考慮需要除去的水量、空氣通過(guò)干燥劑后的過(guò)濾度及運(yùn)行和維護(hù)成本。在制藥暖通空調(diào)設(shè)備中，Z常用的是氯化鋰和二氧化硅。
（2）除濕設(shè)備的性能要求
除濕設(shè)備應(yīng)在盤管上游設(shè)置過(guò)濾器并在盤管下游設(shè)置風(fēng)機(jī)(在抽風(fēng)系統(tǒng)中)，以提供少量再熱。較低的表面流速可以減小空氣壓降，并提高盤管的除濕性能。
冷卻系統(tǒng)中若采用除濕裝置，應(yīng)注意以下方面：
①合理選擇暖通空調(diào)設(shè)備的型號(hào)和規(guī)格，確保在較差工況下提供所需的顯冷和潛冷。這些通常不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)。
②設(shè)計(jì)部分負(fù)荷工況的能量效率，因?yàn)榉逯地?fù)荷出現(xiàn)的時(shí)間通常只占運(yùn)行時(shí)間的2%左右。
應(yīng)在轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的下游設(shè)置空氣過(guò)濾器，用于收集松散的干燥劑和可能從轉(zhuǎn)輪流出的再生空氣中的污染物。再生空氣的預(yù)過(guò)濾必須與工藝空氣的預(yù)過(guò)濾相適應(yīng)，以減小末端過(guò)濾器的負(fù)荷。
轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)組的下游需要冷卻，以除去空氣經(jīng)轉(zhuǎn)輪處理后吸收的熱量?？諝庀冉?jīng)過(guò)預(yù)冷卻達(dá)到較低的含濕量，然后再進(jìn)入轉(zhuǎn)輪處理，可提高轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的干燥性能和能量效率。
干燥劑系統(tǒng)的選擇會(huì)影響主冷卻盤規(guī)格的確定，因?yàn)槔鋮s盤管只需要處理送風(fēng)的顯熱負(fù)荷，可采用溫度較高的冷凍水，并可提高運(yùn)行效率。不過(guò)，由于干熱空氣離開干燥劑轉(zhuǎn)輪時(shí)吸附熱，總顯熱負(fù)荷會(huì)增大。
一般情況下，空間相對(duì)濕度控制器會(huì)調(diào)節(jié)除濕設(shè)備周圍的旁通風(fēng)門，從而降低室內(nèi)相對(duì)濕度，導(dǎo)致更多的空氣流過(guò)干燥劑轉(zhuǎn)輪。由于多通路導(dǎo)致空氣流量變化，需要對(duì)管道系統(tǒng)內(nèi)的壓力和空氣量進(jìn)行控制，使主空氣處理機(jī)組的空氣流量保持恒定。通過(guò)調(diào)節(jié)再生盤管的蒸汽流量來(lái)控制相對(duì)濕度的方法效率較低，因?yàn)樾枰^長(zhǎng)的時(shí)間才能使室內(nèi)相對(duì)濕度發(fā)生改變，而且可能使吸收干燥劑在干燥過(guò)程中受損。在不使用除濕設(shè)備時(shí)，應(yīng)將其*旁路，但轉(zhuǎn)輪應(yīng)保持干燥(即保持轉(zhuǎn)輪運(yùn)轉(zhuǎn)和繼續(xù)加熱)。特別是對(duì)于吸收干燥劑(例如氯化鋰)，如果在不能再生的情況下吸收水分，會(huì)發(fā)生“自毀”。